服裝材料開發(fā)與生產(chǎn)阻燃纖維基礎(chǔ)知識

：阻燃纖維——無處不在阻燃纖維

根據(jù)纖維的燃燒性能以及極限氧指數(shù),可將阻燃纖維分為不燃性纖維、難燃纖維、可燃纖維和易燃纖維四大類(表6-1和表6-2)。想一想：極限氧指數(shù)定義？？纖維的燃燒性能

纖維的燃燒是材料和高溫?zé)嵩唇佑|，吸收熱量后發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解反應(yīng)生成易燃?xì)怏w，易燃?xì)怏w在氧存在的條件下，發(fā)生燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量被纖維吸收后，又促進(jìn)了纖維繼續(xù)熱解和進(jìn)一步燃燒，形成一個循環(huán)，如圖6-1所示。阻燃劑及其阻燃作用

阻燃劑最常使用的阻燃劑是以元素周期系中第Ⅲ族的硼和鋁，第Ⅴ族的氮、磷、銻、鉍，第Ⅵ族中的硫，第Ⅶ族的氯和溴等一些阻燃元素為基礎(chǔ)的某些化合物。此外，鎂、鋇、鋅、錫、鈦、鐵、鋯和鉬的化合物也有所應(yīng)用，而大多數(shù)的有機(jī)阻燃劑是以磷和溴為阻燃中心元素的化合物。阻燃作用

注意：所謂“阻燃”，并不表示阻燃紡織品在接觸火源時不會燃燒，而是織物在火中能盡可能降低可燃性，減緩蔓延速度，不形成大面積燃燒，而離開火焰后能很快自熄，不再燃燒或陰燃。

阻燃劑主要通過吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、氣體稀釋作用和凝聚相阻燃等發(fā)揮阻燃效果。！

阻燃劑是用以提高材料抗燃燒性，即阻止材料被引燃及抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?/p>

應(yīng)具備下列的基本條件：既能阻止有焰燃燒，又能抑制無焰燃燒(陰燃)；用量較少，效率較高；無毒，其熱解燃燒產(chǎn)物少煙、低毒、無刺激性和腐蝕性；對光和熱的穩(wěn)定性適中，不易揮發(fā)、不易滲出、不易水解，要求其在阻燃物質(zhì)受熱時能分解出發(fā)揮阻燃作用的物質(zhì)；原材料的物理機(jī)械性能基本不受影響，不損害絕緣性，不影響手感(紡織品)，不影響著色等；使用簡便，成本低廉。阻燃劑及其阻燃作用阻燃劑的選擇阻燃劑在阻燃纖維中的應(yīng)用趨勢（1）無機(jī)阻燃劑的應(yīng)用趨勢

阻燃劑粒徑的超細(xì)化,減小對所添加材料的物理和機(jī)械性能的影響；用表面化學(xué)方法來處理無機(jī)阻燃劑，使其增加與高分子材料的親和力；開發(fā)高效復(fù)合型阻燃劑，既可增強(qiáng)阻燃效果，亦可減少阻燃劑用量。阻燃劑及其阻燃作用

（2）有機(jī)磷系阻燃劑的應(yīng)用趨勢發(fā)展高分子量的有機(jī)磷系阻燃劑；大力發(fā)展反應(yīng)型有機(jī)磷系阻燃劑，提高材料的綜合性能；發(fā)展膨脹型有機(jī)磷系阻燃劑。

阻燃劑在阻燃纖維中的應(yīng)用趨勢（1）無機(jī)阻燃劑的應(yīng)用趨勢

阻燃劑粒徑的超細(xì)化,減小對所添加材料的物理和機(jī)械性能的影響；用表面化學(xué)方法來處理無機(jī)阻燃劑，使其增加與高分子材料的親和力；開發(fā)高效復(fù)合型阻燃劑，既可增強(qiáng)阻燃效果，亦可減少阻燃劑用量。

（2）有機(jī)磷系阻燃劑的應(yīng)用趨勢發(fā)展高分子量的有機(jī)磷系阻燃劑；大力發(fā)展反應(yīng)型有機(jī)磷系阻燃劑，提高材料的綜合性能；發(fā)展膨脹型有機(jī)磷系阻燃劑。

（3）有機(jī)鹵系阻燃劑的應(yīng)用趨勢

有機(jī)鹵系阻燃劑中，溴系阻燃劑以其阻燃效果好、添加量少等優(yōu)點受到人們的青睞，在有機(jī)阻燃劑中占有重要地位。

開發(fā)揮發(fā)性低、熱穩(wěn)定性好的阻燃增效劑；開發(fā)能與熱塑性塑料反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的阻燃劑，使其發(fā)揮阻燃作用的同時，還能改善塑料的機(jī)械性能；開發(fā)性能獨特、毒性低、揮發(fā)性低的高溴含量的阻燃劑。阻燃劑及其阻燃作用

纖維的阻燃改性方法

與其他高分子材料一樣，纖維與紡織品的燃燒過程非常復(fù)雜，其燃燒分解過程可以簡單的用圖6-2表示。根據(jù)纖維與紡織品燃燒的過程，其阻燃方案可以從五個方面進(jìn)行。移除熱量提高熱分解溫度改變?nèi)紵趸瘷C(jī)理，提高點燃溫度等降低燃燒區(qū)與氧氣的接觸降低可燃性揮發(fā)物的生成，提高炭的生成量阻燃方案纖維的阻燃性能表征

阻燃后織物可燃性的評定方法包括：（a）點火性，即著火點高低，表示織物起火的難易；（b）燃燒性能，即在特定條件下，沿著樣品燃燒的速率。燃燒實驗法極限氧指數(shù)法發(fā)煙性實驗法具體的測試方法如下閃點和自然點測定法阻燃整理熱分析錐形量熱儀測試法阻燃纖維的用途

下面僅列舉了幾個主要的應(yīng)用方面：室內(nèi)裝飾材料：包括窗簾、帷幔，地毯，墻布，桌布，衣服襯里、兒童絨毛玩具以及沙發(fā)套、家具的各種包裝材料等；床上用品：床上用的各種紡織品。兒童、老人以及病人的睡衣等服飾，醫(yī)院病房中所采用的所有紡織品材料；交通工具：汽車、火車、飛機(jī)以及輪船等內(nèi)部裝飾布料，各種紡織品材料等；軍事方面：軍事裝備中的帳篷、篷布以及各種偽裝材料，作戰(zhàn)服等；防護(hù)材料：各種消防員服裝，石油、煉鐵工人的服裝以及從事實驗、研究等的工作服；工業(yè)用材料：阻燃非織造布，高溫過濾材料，輸送帶等用的纖維材料。阻燃黏膠纖維概述：

黏膠纖維是以天然纖維素(漿粕)為基本原料，經(jīng)纖維素磺酸酯溶液紡制而成的再生纖維素纖維。

阻燃黏膠纖維阻燃黏膠纖維黏膠纖維的燃燒性能Tg,TmTp,Tc黏膠纖維的裂解黏膠纖維的燃燒黏膠纖維的阻燃改性添加法(共混法):將阻燃劑在紡絲前添加于紡絲原液中，制成具有阻燃性的黏膠纖維。在這種情況下，為了達(dá)到阻燃的要求，在黏膠原液中就需要添加大量的阻燃劑，通常是纖維重量的15%~20%。由于阻燃劑是在紡絲之前加入到黏膠原液中，這就要求阻燃劑不僅要耐堿、耐酸、耐熱性優(yōu)良，而且不溶于水等。涂層法：一般是在纖維制成后或在生產(chǎn)過程中(纖維處于凝膠狀態(tài)時)，將三氧化二銻同含鹵素的阻燃劑以乳膠狀態(tài)涂敷于纖維的表面。

阻燃黏膠纖維黏膠纖維的阻燃改性

目前研究較多并己經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的阻燃黏膠纖維主要是采用添加阻燃劑法。阻燃黏膠纖維阻燃黏膠纖維的應(yīng)用阻燃黏膠纖維阻燃黏膠纖維阻燃聚酯纖維

聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate，簡稱PET)是一種應(yīng)用廣泛的聚合物，主要用途是作為合成纖維。聚酯纖維具有斷裂強(qiáng)度、彈性模量高，回彈性適中，抗皺性優(yōu)異，耐熱和耐光性好，織物具有洗可穿性等諸多優(yōu)點，其紡織品應(yīng)用廣泛，已經(jīng)成為用途最廣、耗量最大的品種。聚酯纖維（滌綸）和其他熱塑性合成纖維材料一樣，受熱熔融、分解、燃燒，并且具有熔融滴落的現(xiàn)象，聚酯纖維的極限氧指數(shù)僅為21左右，達(dá)不到阻燃標(biāo)準(zhǔn)要求。自20世紀(jì)70年代初開始，隨著聚酯纖維的大量生產(chǎn)和應(yīng)用，人們開始注意研究和開發(fā)阻燃滌綸品種。

阻燃聚酯纖維

PET的熱分解特性在雜鏈聚合物中是典型的無規(guī)斷鏈。PET的熱穩(wěn)定性很好，但對雜質(zhì)很敏感。純PET250～300℃開始降解，在350℃以上才明顯放出揮發(fā)性產(chǎn)物。

聚酯纖維的燃燒性能

阻燃聚酯纖維聚酯纖維的阻燃改性共混阻燃改性共聚阻燃改性皮芯復(fù)合紡絲阻燃改性其他方法阻燃后整理法纖維表面鹵化阻燃劑吸收法阻燃劑接枝共聚阻燃改性聚酯纖維改性用阻燃劑的選擇所用阻燃劑的熱特性必須與聚酯相匹配。要求在聚酯基體燃燒前分解，即阻燃劑的分解溫度應(yīng)略小于聚酯的分解溫度，以確保它的阻燃效能；阻燃劑應(yīng)具有較細(xì)的粒度，一般要求平均粒徑小于0.5mm，大于lmm的粒子不得超過10%；阻燃劑在聚酯熔體中有良好的分散性和相容性；阻燃劑應(yīng)基本無毒、無味。阻燃聚酯纖維1、鹵系阻燃劑聚酯用阻燃劑種類

阻燃聚酯纖維2、磷系阻燃劑3、結(jié)構(gòu)型阻燃劑4、硅系阻燃體系阻燃聚酯纖維的用途

阻燃聚酯纖維產(chǎn)業(yè)紡織品建筑內(nèi)裝飾材料交通工具內(nèi)裝飾材料防護(hù)服用途阻燃聚丙烯纖維

聚丙烯(PP)纖維在我國的商品名為丙綸，是成本最低的一種合成纖維。它具有密度小、強(qiáng)力高、不起球、不吸溫、耐腐蝕和保暖性好等特點。聚丙烯纖維與大多數(shù)合成纖維一樣，屬于易燃材料，其極限氧指數(shù)（LOI）為17，且燃燒時產(chǎn)生大量熔滴，極易傳播火焰，這一點限制了其使用范圍，因此解決聚丙烯纖維的阻燃問題，對聚丙烯纖維的發(fā)展起著很大的作用，也是化纖行業(yè)中的一個重要課題。概述阻燃聚丙烯纖維聚丙烯纖維的燃燒性能阻燃聚丙烯纖維阻燃聚丙烯纖維聚丙烯纖維的阻燃改性阻燃聚丙烯纖維阻燃劑不能與聚丙烯發(fā)生反應(yīng)，但又必須與聚丙烯很好地相容，不能有析出和遷移效應(yīng)阻燃改性基本因素阻燃劑在經(jīng)久不息的加工溫度下必須是熱穩(wěn)定的阻燃劑必須能夠長久的保持其阻燃作用

阻燃劑不應(yīng)有毒，燃燒時不產(chǎn)生毒性和腐蝕性氣體

通過綜合考慮聚合物的幾種通用阻燃策略以及PP自身的特殊性，認(rèn)為PP的阻燃研究主要從如下三個方面著手：

氣象阻燃通過終止高活性H·和HO·來干擾聚合物降解過程協(xié)同阻燃?xì)庀嘧枞己凸滔嘧枞紖f(xié)同作用固相阻燃通過形成炭保護(hù)層，隔絕氧和熱或通過吸熱反應(yīng)降低燃燒熱量來干擾聚合物燃燒聚丙烯纖維的阻燃改性目前聚丙烯阻燃的方法有：

(1)終止自由基鏈反應(yīng)：如鹵系阻燃劑在較高的溫度下分解，釋放HX，HX與PP燃燒過程中產(chǎn)生的自由基作用，從而達(dá)到阻燃目的。

(2)吸收熱分解產(chǎn)生的熱量，降低體系溫度。如氫氧化鋁、氫氧化鎂及硼酸類無機(jī)阻燃劑是典型代表。

(3)稀釋可燃性物質(zhì)的濃度和氧氣濃度，使之降至著火點以下。

(4)促進(jìn)聚合物成碳，減少可燃性氣體的生成。在材料表面形成一層膨脹多孔的均質(zhì)碳層，起到隔熱、隔氧、抑煙、防止熔滴的作用，達(dá)到阻燃的目的。

阻燃聚丙烯纖維典型的聚丙烯阻燃劑(母粒)及阻燃聚丙烯纖維

(1)

TBS-2EO-H是日華化學(xué)公司專用于纖維和織物阻燃的一種高效阻燃劑，適應(yīng)于聚丙烯阻燃。既可用于共聚合，也可用于共混。

(2)

M-850是日本公司生產(chǎn)的與磷酸酯一類增塑劑混合擠出的PP阻燃劑。當(dāng)有效組分的加入量為2%左右時，聚丙烯纖維的LOI可達(dá)30%以上。

(3)Sandoflam5070阻燃母粒是瑞士Sandoz公司推出的阻燃聚丙烯母粒，它是一種高效的阻燃劑。突出的是阻燃聚丙烯纖維的機(jī)械物理性能與普通聚丙烯纖維相差不大。

(4)阻燃聚丙烯/聚酯共混纖維是運用紡前添加共混加工技術(shù)而紡制成的以聚丙烯為連續(xù)相，聚酯和共聚酯、復(fù)合阻燃劑為分散相的丙滌共混阻燃纖維。阻燃聚丙烯纖維阻燃聚丙烯纖維的應(yīng)用

阻燃聚丙烯纖維主要用于室內(nèi)鋪飾織物，如地毯、壁毯、沙發(fā)布、窗簾和床上用品等。在工業(yè)用途方面，可用于加工成阻燃性過濾布、濾油氈、繩索等。阻燃聚丙烯長絲適合變形加工，加彈絲在針織機(jī)上織造性能良好，在緯編大圓機(jī)及經(jīng)編機(jī)上可加工成針織沙發(fā)